為落實國家“雙碳”目標(biāo)，福州東南區(qū)水廠對水廠水源、工藝和耗能設(shè)備進(jìn)行改造。對改造后水廠全工藝流程進(jìn)行碳排放核算，在制水工藝、取水方式、脫水工藝和管理上減碳效果顯著，碳排放強(qiáng)度較同行處于中低水平。

01 案例背景

隨著碳減排、碳中和的不斷推進(jìn)，關(guān)于城市水系統(tǒng)碳排放的研究更加深入，城市水廠是關(guān)系到城市生存和發(fā)展重要的基礎(chǔ)設(shè)施，因此有必要對其開展碳排放核算，全面了解水廠的碳排放關(guān)鍵路徑與節(jié)點(diǎn)，為碳減排研究提供參考。

東南區(qū)水廠建于1987年，位于閩江北岸，水源取自閩江鰲峰洲段，由于建設(shè)年代久遠(yuǎn)、凈水工藝相對落后，建筑物和設(shè)備運(yùn)行時間較久，故障頻發(fā)，設(shè)備電耗較高，效率較低，為進(jìn)一步提升飲用水水質(zhì)，東南區(qū)水廠于2019年實施工藝改造，在常規(guī)處理工藝基礎(chǔ)上增加了“預(yù)臭氧”預(yù)處理工藝和“臭氧+生物活性炭”深度處理工藝，即原水→預(yù)臭氧→高密池→濾池→臭氧接觸池→生物活性炭吸附池→清水池→二級泵房→管網(wǎng)，于2021年7月改造完成并投入運(yùn)行。通過一年多的運(yùn)行，其在取水、制水、排泥水等環(huán)節(jié)降低了能耗，具有良好的環(huán)境效益和社會效益。

02 目標(biāo)及執(zhí)行情況

福州市東南區(qū)水廠占地面積約58畝，供水規(guī)模為 15 萬m3/d，供水壓力為0.28MPa~0.30MPa，為福州市第一個含常規(guī)處理、深度處理的全流程凈水廠，實現(xiàn)了以下目標(biāo)：

(1)原水水質(zhì)目標(biāo)：選擇的水源地為塘坂水庫，水源的水質(zhì)良好、水量充沛、便于保護(hù)，總體水質(zhì)良好，受污染程度較低。

(2)出廠水水質(zhì)目標(biāo)：出廠水質(zhì)達(dá)到國際先進(jìn)的水質(zhì)規(guī)劃即發(fā)達(dá)國家水平，經(jīng)深度處理后控制出水濁度小于0.1NTU，其余指標(biāo)均滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2022)要求。

(3)工藝節(jié)能目標(biāo)：通過合理選擇凈水工藝、節(jié)能產(chǎn)品設(shè)備、精細(xì)化管理等措施，實現(xiàn)了低碳節(jié)能的效果。

03 實施過程

在項目實施過程中，通過采用節(jié)能新技術(shù)、設(shè)備及過程管理等多項舉措，達(dá)到了綠色低碳效果，具體如下：

(1)選址方面：本項目原拆原建，充分考慮了有限的用地特點(diǎn)，既節(jié)約了關(guān)停東南區(qū)水廠造成的新增運(yùn)行能耗，又避免了東南區(qū)水廠重新選址耗費(fèi)的人力物力，實現(xiàn)了節(jié)地節(jié)能。

(2)水源方面：改造前東南區(qū)水廠的水源取自閩江鰲峰洲段，水源水質(zhì)隨著內(nèi)河瀛洲排水閘的啟閉而時好時壞。鰲江水源總體水質(zhì)較好，此次改造東南區(qū)水廠將閩江水源更換為鰲江水源，原水取自塘坂水庫，通過重力流輸送至廠區(qū)，無需另外再建取水泵房，投資小，減少了能耗。

(3)工藝方面：經(jīng)過詳細(xì)方案比選，選擇了國內(nèi)先進(jìn)、符合進(jìn)水水質(zhì)及出水要求、低能耗的工藝流程和技術(shù)方案，并根據(jù)原水水質(zhì)優(yōu)劣設(shè)置了預(yù)臭氧池和深度處理綜合池的超越，降低了能耗和藥耗。

(4)主要耗能設(shè)備方面：本項目盡量采用節(jié)能設(shè)備，所選各類機(jī)械設(shè)備均是行業(yè)推薦的節(jié)能型產(chǎn)品，通過選型計算確保設(shè)備在最佳工況效率下運(yùn)行。送水泵房采用大小泵搭配，并配置變頻調(diào)節(jié)裝置，利于節(jié)能。

04 開展碳排放核算

本次項目開展了全工藝流程碳排放的跟蹤測算，分類整理并建立各工藝段溫室氣體排放清單，對自來水廠各制水工藝段碳排放進(jìn)行全面準(zhǔn)確的核算，填補(bǔ)了我省在水廠各工藝段碳排放核算方面的空白。

東南區(qū)水廠碳排放核算邊界及工藝流程碳源識別圖

(1)東南區(qū)水廠2022年度碳排放強(qiáng)度均值為0.10382kg CO2-eq/m3，年碳排放量為3426635.85kg CO2-eq。

(2)東南區(qū)水廠運(yùn)行過程中，碳排放關(guān)鍵工藝為二級，占總運(yùn)行碳排放的58.22%。

(3)東南區(qū)水廠運(yùn)行過程中的關(guān)鍵碳排放活動為電力消耗引起的碳排放，占總運(yùn)行碳排放的77.85%;其次是藥劑消耗引起的碳排放，占總運(yùn)行碳排放的21.47%。

05 取得的成果

1、優(yōu)化制水工藝，切實降低消毒劑用量

東南區(qū)水廠增加深度處理工藝，提供更優(yōu)質(zhì)飲用水的同時降低了次氯酸鈉藥劑的消耗。根據(jù)投產(chǎn)后一年的運(yùn)行數(shù)據(jù)測算，東南區(qū)水廠次氯酸鈉碳排放強(qiáng)度為0.00936kg CO2-eq/m3，同水源不同制水工藝水廠次氯酸鈉碳排放強(qiáng)度為0.01722kg CO2-eq/m3。東南區(qū)水廠目前年供水量約為30000kt，測算每年可節(jié)約消毒劑藥量約266700kg，減少二氧化碳排放近245噸。

2、重力流取水，減碳效果顯著

東南區(qū)水廠2017年(改造前)一泵電耗的碳排放強(qiáng)度為0.0445kg CO2/m3。改造后取水方式為重力流取水，不消耗能源，因此取水過程不產(chǎn)生碳排放。該廠目前年供水量約為30000kt，每年可節(jié)約電量約239萬度，測算每年可減少二氧化碳排放近1365噸。

3、更優(yōu)的污泥脫水工藝，減碳效果明顯

東南廠區(qū)水廠選用廂式隔膜壓濾系統(tǒng)進(jìn)行污泥脫水，每噸干泥碳排放量為14.92kg CO2-eq，城門水廠采用離心脫水系統(tǒng)進(jìn)行污泥脫水，每噸干泥碳排放量為24.31kg CO2-eq，廂式隔膜壓濾系統(tǒng)碳排放強(qiáng)度僅為離心脫水系統(tǒng)的61.37%，節(jié)能減碳效果明顯。

4、精細(xì)化管理助力減碳工作開展

通過調(diào)整用電方式，細(xì)化用電管理，東南區(qū)水廠各車間(變頻器室、控制室、泵房、配電間、加藥間、脫水車間)軸流風(fēng)機(jī)采取優(yōu)化措施后，可年節(jié)約電量20萬度，年減少碳排放量約114噸。

通過對平衡池攪拌機(jī)優(yōu)化管理，減少了一臺攪拌機(jī)的運(yùn)行，可年節(jié)省用電量6.57萬度，年減少二氧化碳排放約37噸。

06 碳排放水平評估

根據(jù)投產(chǎn)后一年的運(yùn)行數(shù)據(jù)測算，單位供水耗電量約為141.71kwh/kt，僅為業(yè)內(nèi)平均水平243.17 kwh/kt 的58.28%;東南區(qū)水廠電力消耗、藥耗(PAC)、消毒劑藥耗碳排放強(qiáng)度中位置分別為0.08082kg CO2-eq/m3、0.01089 kg CO2-eq/m3、0.00936 kg CO2-eq/m3。

編輯：趙凡